上海光機所：鈣鈦礦微腔的高品質制備及單模激光特性研究獲進展

【成果簡介】

? ? ? ? 近日，中國科學院上海光學精密機械研究所強激光材料重點實驗室研究員張龍、副研究員董紅星領銜的微結構光物理研究小組，在光學諧振腔研究領域取得進展，相關研究成果以“Single-Mode Lasers Based on Cesium Lead Halide Perovskite Sub-Micron Spheres”為題，發表在ACS Nano上。科研人員在單個微球三維結構諧振腔中首次實現了高品質、低閾值、窄帶寬的單模激光輸出，并且其激射范圍可成功覆蓋整個可見光區，研究成果將推動該研究領域的進一步進展。該項研究得到了國家自然科學基金、上海市青年科技啟明星A類計劃以及中科院青年創新促進會等的支持。

【圖文導讀】

圖1 球形微腔激射特性

(a) 諧振腔結構示意圖；

(b)單模激光輸出；

(c)低激射閾值；

(d)單模激光相干性。

圖2 寬帶可調諧單模激光可控輸出

【研究內容】

　　光學微腔是指至少在一個維度尺寸上處于波長量級的光學諧振腔，光場在其中可以形成一系列的駐波，從而實現對光的有效調控，在低閾值激光器、腔量子電動力學、生物探測和高性能濾波器等領域具有廣泛應用。納米激光器作為光學微腔的重大應用之一，在光電集成、光子計算機、量子信息、集成量子芯片等領域具有應用前景，成為近幾十年來國際學術界研究的焦點之一。然而，實際研究過程中，納米激光器激光輸出的單色性一直很差，并且不同于傳統的激光系統，在納米尺度上對激光進行單一頻率模式構建非常困難，尤其是利用減小微腔尺寸實現單模激光輸出，面臨著無法避免的光損耗過大的問題，對微腔品質和材料具有極其高的要求，目前為止微納光學諧振腔通過尺寸減小實現單模激光輸出鮮有報道。

　　在該項研究中，科研人員基于改進的氣相傳輸冷凝技術，成功制備出了高品質亞微米尺度三維球形鈣鈦礦諧振腔，球形微腔表面光滑、結構規則、尺寸可控，基于顯微熒光拉曼光譜系統對單個諧振腔進行研究，得到了高品質、低閾值、窄帶寬的單模激光輸出。與同類微型激光器相比，其各項性能（品質因子、線寬、閾值）均處于領先地位，尤其在如此小的微腔模式體積下，單模激光品質因子優于目前報道的自然合成的微納結構光學諧振腔。更重要的是，研究人員基于鈣鈦礦的寬帶隙可調特性，通過調節鹵素配比首次實現了全可見光譜的單模激光可控輸出，從理論和實驗上對微腔調諧特性進行了分析，闡明其內在物理機制，對于多色納米激光器的研究以及在激光顯示、照明等領域的應用具有重要意義。

原文鏈接：http://www.cas.cn/syky/201711/t20171101_4620126.shtml。

文獻鏈接：Single-Mode Lasers Based on Cesium Lead Halide Perovskite Sub-Micron Spheres（ACS Nano，2017，DOI: 10.1021/acsnano.7b04496）

本文由材料人編輯部王冰編輯，點我加入材料人編輯部。

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